ΤΟΠΙΚΟΣ ΠΡΟΚΡΙΜΑΤΙΚΟΣ ΙΑΓΩΝΙΣΜΟΣ EUSO 2011 ΕΚΦΕ ΠΕΙΡΑΙΑ ΝΙΚΑΙΑΣ ΣΑΒΒΑΤΟ 27/11/2010 «ΧΗΜΕΙΑ»

Transcript

1 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ- ΕΚΦΕ ΠΕΙΡΑΙΑ ΝΙΚΑΙΑΣ 1 ΤΟΠΙΚΟΣ ΠΡΟΚΡΙΜΑΤΙΚΟΣ ΙΑΓΩΝΙΣΜΟΣ EUSO 2011 ΕΚΦΕ ΠΕΙΡΑΙΑ ΝΙΚΑΙΑΣ ΣΑΒΒΑΤΟ 27/11/2010 «ΧΗΜΕΙΑ» Σχολείο:. 1). Ονομ/επώνυμα μαθητών: 2). 3) Α] Ανίχνευση μετάλλων μέσα σε θαλασσινό νερό Ρύπανση θαλασσινού νερού (Αντιδράσεις διπλής αντικατάστασης σε μικροκλίμακα) ΠΡΟΒΛΗΜΑ Αρκετές φορές το θαλασσινό νερό ρυπαίνεται από φυτοφάρμακα ή βιομηχανικά απόβλητα με διάφορα μέταλλα τα οποία βρίσκονται στο νερό υπό τη μορφή αλάτωνιόντων. Οι ουσίες αυτές μπορεί να δράσουν καταστρεπτικά για τα οικοσυστήματα. Στο πρώτο σκέλος της εργαστηριακής άσκησης σας δίνονται κάποια γνωστά διαλύματα αλάτων και καλείστε να πραγματοποιήσετε αντιδράσεις διπλής αντικατάστασης ώστε να καταγράψετε το σχηματισμό και το χρώμα τυχόν ιζημάτων. Στο δεύτερο σκέλος σας δίνεται ένα δείγμα θαλασσινού νερού στο οποίο έχει διαλυθεί ένα μόνο από τα άλατα: Pb(NO 3 ) 2 MnSO 4 CuSO 4 και καλείστε να χρησιμοποιήσετε τα συμπεράσματά σας και κάποια από τα γνωστά διαλύματα του πρώτου σκέλους ώστε να αναγνωρίσετε ποιο είναι το διαλυμένο αλάτι το οποίο έχει ρυπάνει το δείγμα του θαλασσινού νερού. ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ α. Διαθέσιμα όργανα και αντιδραστήρια Δείγμα ρυπασμένου θαλασσινού νερού σε σταγονομετρικό φιαλίδιο Διάλυμα KI 0,1Μ Διάλυμα NaOH 0,1Μ Διάλυμα Κ 2 CrO 4 0,1Μ Διάλυμα Pb(NO 3 ) 2 0,1Μ Διάλυμα MnSO 4 0,1Μ Διάλυμα CuSO 4 0,1Μ Δύο (2) ζελατίνες για την πραγματοποίηση αντιδράσεων Διαθέτουν κελιά που παίζουν το ρόλο δοκιμαστικών σωλήνων. Διευκρίνηση: Το δείγμα θαλασσινού νερού εκτός από το αλάτι έχει ρυπανθεί και με άλλη μία ουσία που δίνει μια αρχική γαλάζια χροιά η οποία όμως είναι αδρανής και δεν παρεμποδίζει την εξέλιξη του πειράματος.

2 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ- ΕΚΦΕ ΠΕΙΡΑΙΑ ΝΙΚΑΙΑΣ 2 β. Πορεία πειράματος Βήμα 1 ο : Γράψτε στο απαντητικό φύλλο ποιος είναι ο αριθμός του δείγματος που σας δόθηκε (αναγράφεται επάνω στο σταγονομετρικό φιαλίδιο). Βήμα 2 ο : Επάνω σε κάθε κελί της ζελατίνας Α αναμίξτε 3 4 σταγόνες από τα γνωστά διαλύματα που αναφέρονται σε αυτήν. Πχ. στο κελί 1 αναμίξτε σταγόνες από τα διαλύματα KI και Pb(NO 3 ) 2, στο κελί 2 σταγόνες από τα διαλύματα ΚΙ και MnSO 4 κ.τ.λ. Βήμα 3 ο : Στο απαντητικό φύλλο για καθένα από τα κελιά της ζελατίνας Α: α. σημειώστε το χρώμα του ιζήματος. β. γράψτε το μοριακό τύπο του ιζήματος. Υπόδειξη: τα άλατα KNO 3, NaNO 3, K 2 SO 4 και Na 2 SO 4 είναι ευδιάλυτα στο νερό. Βήμα 4 ο : Στο άγνωστο δείγμα του θαλασσινού νερού που σας δόθηκε έχει διαλυθεί ένα μόνο από τα άλατα Pb(NO 3 ) 2, MnSO 4 και CuSO 4. Στα κελιά της ζελατίνας Β αναμίξτε 3-4 σταγόνες από το άγνωστο με όποια από τα γνωστά διαλύματα νομίζετε έτσι ώστε να διαπιστώσετε ποιο από τα παραπάνω άλατα έχει διαλυθεί στο δείγμα σας. Διευκρίνηση: Δεν είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν όλα τα γνωστά διαλύματα ή όλα τα κελιά της ζελατίνας Β. Βήμα 5 ο : Στο απαντητικό φύλλο για καθένα από τα κελιά της ζελατίνας Β που χρησιμοποιήσατε: α. θα γράψετε ποιο από τα γνωστά διαλύματα προσθέσατε. β. θα σημειώσετε το χρώμα του ιζήματος. γ. το μοριακό τύπο του ιζήματος. Βήμα 6 ο : Σημειώστε στο απαντητικό φύλλο το αλάτι το οποίο είχε διαλυθεί στο δείγμα σας.

3 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ- ΕΚΦΕ ΠΕΙΡΑΙΑ ΝΙΚΑΙΑΣ 3 ΑΠΑΝΤΗΤΙΚΟ ΦΥΛΛΟ Α] Ανίχνευση μετάλλων μέσα σε θαλασσινό νερό Ρύπανση θαλασσινού νερού Βήμα 1 ο ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ (σταγονομετρικό φιαλίδιο) Βήμα 3 ο ΖΕΛΑΤΙΝΑ Α Κελί Ουσίες που αναμίχθηκαν Χρώμα ιζήματος Μοριακός τύπος ιζήματος 1 KI + Pb(ΝO 3 ) 2 2 KI + MnSO 4 3 KI + CuSO 4 4 NaOH + Pb(ΝO 3 ) 2 5 NaOH + MnSO 4 6 NaOH + CuSO 4 7 K 2 CrO 4 + Pb(ΝO 3 ) 2 8 K 2 CrO 4 + MnSO 4 9 K 2 CrO 4 + CuSO 4 9 μονάδες Βήμα 5 ο Κελί Γνωστό διάλυμα που προσθέσατε ΖΕΛΑΤΙΝΑ Β Χρώμα ιζήματος Μοριακός τύπος ιζήματος 9 μονάδες Βήμα 6 ο ΑΛΑΤΙ ΣΤΟ ΑΓΝΩΣΤΟ ΔΕΙΓΜΑ 12 μονάδες

4 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ- ΕΚΦΕ ΠΕΙΡΑΙΑ ΝΙΚΑΙΑΣ 4 Β] Προσδιορισμός της περιεκτικότητας του θαλασσινού νερού σε NaCl (Ογκομέτρηση καθιζήσεως σε μικροκλίμακα) ΠΡΟΒΛΗΜΑ Το θαλασσινό νερό περιέχει διάφορα άλατα και κυρίως NaCl. H %w/v περιεκτικότητα σε NaCl καθορίζει την αλατότητα του θαλασσινού νερού. Η αλατότητα είναι ιδιαίτερα σημαντική καθώς τυχόν μεταβολές της μπορεί να επηρεάσουν τις βιολογικές διαδικασίες των υδρόβιων οργανισμών. Καλείστε να υπολογίσετε με ογκομέτρηση την %w/v περιεκτικότητα σε NaCl, σε ένα δείγμα θαλασσινού νερού. ΑΡΧΗ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ονομάζεται η διαδικασία προσδιορισμού της άγνωστης συγκέντρωσης μιας ουσίας σε ένα διάλυμα, από την αντίδρασή της με ορισμένο όγκο διαλύματος άλλης ουσίας γνωστής συγκέντρωσης. Το διάλυμα άγνωστης συγκέντρωσης ονομάζεται ΑΓΝΩΣΤΟ και το διάλυμα γνωστής συγκέντρωσης ονομάζεται ΠΡΟΤΥΠΟ. Συνήθως συγκεκριμένος όγκος από το άγνωστο διάλυμα τοποθετείται σε κωνική φιάλη και το πρότυπο διάλυμα σε προχοΐδα. Μέσα στην κωνική φιάλη προστίθενται και 2-3 σταγόνες μιας άλλης ουσίας που ονομάζεται ΔΕΙΚΤΗΣ. Ο δείκτης πρέπει να «δείχνει» το σημείο όπου το άγνωστο έχει αντιδράσει πλήρως με το πρότυπο διάλυμα, αλλάζοντας το χρώμα του διαλύματος. Σιγά σιγά και υπό συνεχή ανάδευση προστίθεται πρότυπο διάλυμα από την προχοΐδα μέσα στην κωνική φιάλη. Στο σημείο όπου αλλάζει χρώμα το διάλυμα μέσα στην κωνική, σταματά η προσθήκη του πρότυπου διαλύματος και σημειώνεται ο όγκος που προστέθηκε. Το σημείο αυτό ονομάζεται ΤΕΛΙΚΟ ΣΗΜΕΙΟ. ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΡΟΤΥΠΟ ΑΓΝΩΣΤΟ + ΔΕΙΚΤΗΣ Παραλλαγή της μεθόδου Στη δική σας μέθοδο προσδιορισμού, δεν θα χρησιμοποιήσετε κωνική φιάλη αλλά έναν μεγάλο γυάλινο δοκιμαστικό σωλήνα όπου θα προστεθεί αρχικά το άγνωστο διάλυμα θαλασσινού νερού μαζί με ποσότητα K 2 CrO 4 που θα χρησιμοποιηθεί ως δείκτης. ΑΓΝΩΣΤΟ + ΔΕΙΚΤΗΣ Επίσης, δεν θα χρησιμοποιήσετε προχοΐδα αλλά μια πλαστική μικροσύριγγα ακριβείας του 1mL με την οποία θα προσθέτετε σιγά σιγά και υπό συνεχή ανάδευση το πρότυπο διάλυμα του AgNO 3. Η μέθοδος αυτή επιλέχθηκε για λόγους οικονομίας του ακριβού αντιδραστηρίου AgNO 3.

5 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ- ΕΚΦΕ ΠΕΙΡΑΙΑ ΝΙΚΑΙΑΣ 5 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ α. Διαθέσιμα όργανα και αντιδραστήρια Δείγμα θαλασσινού νερού σε πλαστικό ποτήρι με κόκκινο πώμα Διάλυμα AgNO 3 0,05M σε πλαστικό ποτήρι με πώμα μέσα στο χάρτινο κουτί. Διάλυμα Κ 2 CrO 4 0,1M Απιονισμένο νερό Ένας (1) μεγάλος δοκιμαστικός σωλήνας Δύο (2) μικροσύριγγες ινσουλίνης Ένας (1) ογκομετρικός κύλινδρος των 10mL. Ένας (1) ογκομετρικός κύλινδρος των 100mL. Ένας (1) υδροβολέας. Ένα (1) ποτήρι ζέσεως των 250mL για τυχόν απόβλητα. Διευκρίνηση: Κάποιο ή κάποια από τα όργανα ίσως δεν είναι απαραίτητα. β. Πορεία πειράματος Βήμα 1 ο : Σημειώστε το κωδικό αριθμό του δείγματος (το οποίο βρίσκεται στο πλαστικό ποτήρι με το κόκκινο πώμα) στο απαντητικό φύλλο. Βήμα 2 ο : Τοποθετήστε 0,5mL θαλασσινού νερού μέσα στο γυάλινο δοκιμαστικό σωλήνα Διευκρίνηση: Σημειώστε στο απαντητικό φύλλο ποιο/ποια όργανo/α χρησιμοποιήσατε για να μετρήσετε τα 0,5mL. Βήμα 3 ο : Αραιώστε προσθέτοντας 5mL απιονισμένου νερού. Διευκρίνηση: Σημειώστε στο απαντητικό φύλλο ποιο/ποια όργανo/α χρησιμοποιήσατε για να μετρήσετε τα 5mL. Βήμα 4 ο : Προσθέστε 3 σταγόνες δείκτη K 2 CrO 4 Βήμα 5 ο : Ογκομετρήστε με τη μικροσύριγγα προσθέτοντας σιγά - σιγά και υπό συνεχή ανάδευση διάλυμα AgNO 3, μετρώντας συνεχώς τον όγκο του διαλύματος που χρησιμοποιείτε, μέχρι μεταβολής του χρώματος από το αρχικό λευκοκίτρινο σε καφέ ανοιχτό (ΤΕΛΙΚΟ ΣΗΜΕΙΟ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗΣ). Διευκρίνηση: Απαιτούνται πάνω από τέσσερις φορές να γεμίσετε και να αδειάσετε τη μικροσύριγγα και για αυτό τις τέσσερις πρώτες φορές μπορείτε να τις κάνετε σχετικά γρήγορα. ΠΡΟΤΥΠΟ ΑΓΝΩΣΤΟ + ΔΕΙΚΤΗΣ Βήμα 6 ο : Σημειώστε στο απαντητικό φύλλο το συνολικό όγκο του διαλύματος AgNO 3 που προσθέσατε στο δοκιμαστικό σωλήνα μέχρι το τελικό σημείο. γ. Υπολογισμοί Η χημική εξίσωση της αντίδρασης του AgNO 3 με το NaCl είναι: AgNO 3 + NaCl NaNO 3 + AgCl Αν είναι γνωστό ότι: 1ml διαλύματος AgNO 3 αντιδρά με 0,003 g NaCl χρησιμοποιήστε τον όγκο του πρότυπου διαλύματος AgNO 3 που προσθέσατε στο δοκιμαστικό σωλήνα ώστε να υπολογίστε την % w/v περιεκτικότητα του θαλασσινού νερού σε NaCl. Διευκρίνηση: Χρησιμοποιήστε το απαντητικό φύλλο.

6 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ- ΕΚΦΕ ΠΕΙΡΑΙΑ ΝΙΚΑΙΑΣ 6 ΑΠΑΝΤΗΤΙΚΟ ΦΥΛΛΟ Β] Προσδιορισμός της περιεκτικότητας του θαλασσινού νερού σε NaCl Βήμα 1 ο ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ (πλαστικό ποτήρι) 10 μονάδες βήμα 2 ο Όργανo/α που χρησιμοποιήσατε για να μετρήσετε τον όγκο 0,5mL θαλασσινού νερού βήμα 3 ο 5mL απιονισμένου νερού Βήμα 6 ο Όγκος διαλύματος AgNO 3 που προστέθηκε στον δοκιμαστικό σωλήνα μέχρι το Τελικό Σημείο 25 μονάδες ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ 5 μονάδες %w/v ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΑΓΝΩΣΤΟΥ ΔΙΑΛΥΜΑΤΟΣ ΣΕ ΝaCl Συμπληρώνεται από τον βαθμολογητή ΒΑΘΜΟΛΟΓΙΑ ΑΠΟ ΤΑ ΑΠΑΝΤΗΤΙΚΑ ΦΥΛΛΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΒΑΘΜΟΛΟΓΙΑΣ ΑΠΟ ΤΟ ΦΥΛΛΟ ΕΠΙΤΗΡΗΤΗ ΣΥΝΟΛΟ (+30max)

7 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ- ΕΚΦΕ ΠΕΙΡΑΙΑ ΝΙΚΑΙΑΣ 7 ΦΥΛΛΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΕΠΙΤΗΡΗΤΗ Επιτηρητής:... ΣΧΟΛΕΙΟ Υπέρβαση διαλύματος σε άλλο κελί (-5max ) Πτώση διαλυμάτων στον πάγκο Επιμόλυνση πρότυπων/ άγνωστου. Θραύση οργάνων Λάθος χειρισμός ογκομετρικού κυλίνδρου Λάθος χειρισμός δοκιμαστικού σωλήνασύριγγας